Расчет сварных и резьбовых соединений. Расчет шлицевого соединения

Расчет сварных соединений.

Дано: D=65 мм,  d=55 мм,  материал ст.3, электрод Э42, коэффициент запаса f=1,4.

1) Определить допускаемое значение силы Р.

2) Указать процент использования основного материала трубы.

Решение:

1.  Определить допускаемое напряжение на разрыв s_p для материала трубы.

   Предел текучести для     Ст.3   [s_т]  =  240 МПа        [1, стр. 7, табл. 1.1]

                                      [s_p]  =  [s_т] / s = 240/1.5 =  160 МПа                     

2.Рассчитать площадь сечения трубы.

,

где D -   наружный диаметр трубы, мм.

      d –    внутренний диаметр трубы, мм.

                                                     А = p ( 65² - 55² ) / 4 = 942 мм²

3.Допустимая сила Р, которая может быть приложена к трубе, определяется по фомуле:

                                                    ,

P=942×160= 150720 H

4.Принимаем катет сварного шва, равным толщине стенки трубы

принимаем катет шва к=6 мм.

5.Назначаем вид сварки и определяем допускаемое касательное напряжение

Для электрода Э 42  допускаемые касательные напряжения рассчитываются по формуле  [t]=[s_p]    [2 табл.1.1]

6.  Рассчитаем площадь сечения сварного шва:

мм²

7.  Допустимая сила, которая может быть приложена к сварному соединению:

                                                     P_шв = А_шв []

 Н

8.  Определим процент использования материала трубы:

Расчет резьбовых соединений.

Определить диаметр нарезной части вала дисковой пилы, которая удерживается  между двумя шайбами посредством сил трения, возникающих при затяжке гайки на конце вала. Пила преодолевает силу сопротивления резанию P.

P = 90 Н,    D_p = 550 мм, D₁=175 мм, f=0,18.   Материал вала ст.45

Решение:

1.  Определим усилие затяжки болта

 Н,

где R – коэффициент надежности, принимаем равным 1,5 [1] ,

       z -   число болтов,

       f  -  коэффициент трения.

2.  Определим диаметр болта.

 мм,

где [s_р] допускаемое напряжение на растяжение, вычисляется по формуле

[s_р]= [s_т]/s,

где s – коэффициент безопасности по [1] s = 1,5…1,8

3.  Принимаем болт М6.

Расчет шлицевого соединения.

Подобрать по ГОСТ 6033-80 подвижное эвольвентное шлицевое соединение и проверить его на прочность.

D=35 мм, В=45 мм, T=550 Н м                                                       

Решение.

1.  Шлицевые соединения рассчитываются на смятие:

,

где  Т – крутящий момент , Н м

        Z- число шлицев

        h- высота шлицев, мм  мм              [1]

        b- ширина колеса, мм

        y- коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки между шлицами.                                                          [1]

 мм

2.  Допускаемое напряжение смятия при среднем режиме работы

                       [s]=100 МПа                                              [1,стр.7, табл 1.1]

3.  Проверим соединения на прочность:

s_см£ [s]

30£100 МПа

Условие прочности выполняется.

Расчет заклепочных соединений.

Определить диаметр заклепки и величину косынки H. Величины е и t принять согласно рекомендациям [2]. Отверстия под заклепки выполнены сверлением. Материал листов и заклепок приведен в таблице.

P=25 кН, l=210 мм, d=16 мм, a=70⁰, Сталь 35

Решение:

1)  По рекомендациям [3], рассчитаем основные параметры соединения:

·  Диаметр отверстия d₀ принимаем по формуле:

d₀=2d=2´16=32 мм

·  Шаг заклепочного соединения

t=3d=3´32=96 мм

·  Расстояние до оси заклепки

е=1,5d=1,5´32=48 мм

·  Высота косынки        Н=2е+2t= 252 мм

2)  Проверка соединения на прочность.

·  Определим наиболее нагруженную заклепку:

Разложим силу Р на составляющие:

Р_x=P´cosa=P´cos70⁰=25´cos 70=8,550 кН

P_y= P´sina= 25´sin70⁰=23,492 кН

         Сносим силу Р_x в центр заклепок, кроме нее на соединение будет действовать момент   М= Р_x´l =8,550´190=1624,5 мм

         Так как система сил должна находиться в равновесии, то каждая сила, действующая на заклепку должна уравновешиваться.

            Так сила P уравновешивается силами P₁=P₂=P₃=P₄=кН

            Момент уравновешивается силами

 P_1М=P_2М=P_3М=P_4М=кН

Таким образом, на каждую заклепку действует равнодействующая сила R=

·  Проверим соединение на срез и смятие:

Условие прочности на смятие       

                      МПа

          Условие прочности на срез             

                         МПа

·  Для материала заклепок Сталь 35 [1] предел текучести

[s_т]=320 МПа

Тогда [s_р]= [s_т]/s=320/1,5=213.33 МПа

 [s_см]=2 [s_р]=213,33´2 =426,66МПа<46,60МПа   

Условие прочности выполняется

[t_ср]=0.9 [s_см]=0.9´426,66 =384МПа <3,710 МПа

Условие прочности выполняется

Соединение обеспечивает требуемую прочность.

ЛИТЕРАТУРА.

1.  Детали машин в примерах и задачах:[Учебное пособие Д38/ С.Н. Ничипорчик, М. И. Корженцевский, В.Ф.Калачев и др.] ; Под общ.ред. С.Н. Ничипорчика.- 2-е издание.- Мн.: Выш.школа, 1981-432 с., ил.

2.  М/ук 2353, 2620.

3.  Гузенков П.Г. Детали машин.- М.: Высшая школа, 1975.